CN102925134A

CN102925134A - 使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法

Info

Publication number: CN102925134A
Application number: CN2012104992613A
Authority: CN
Inventors: 张汉平; 张谌虎; 刘玫华; 宋涛; 陈献梅; 乔吉波; 汤优优; 吕晋芳; 梁溢强; 杨林; 印勇; 刘述仁
Original assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Current assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Priority date: 2012-11-29
Filing date: 2012-11-29
Publication date: 2013-02-13

Abstract

本发明公开了一种使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法。以高铁低品位铝土矿作为原料，包括如下步骤：将高铁低品位铝土矿粉碎磨矿后，首先采取浮选的方法和反浮选手段脱出脉石矿物来提高该铝土矿铝硅比提高该铝土矿中的铝硅比；其次采用上述工艺得到的产品投入气氛炉内进行焙烧；焙烧后的物料进行磁选；经磁选脱铁后的物料与各种辅料按照一定比例混合，放入气流粉碎机内进行进一步的混合与粉碎，而后进入包衣机内进行造粒处理；得到合适粒度的生坯；生坯进入回转窑内进行烧结，便可得到高强度的石油压裂支撑剂产品。该方法可以将高铁低品位铝土矿得以利用，增加企业经济效益，延长企业服务年限。

Description

使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法

技术领域

本发明涉及一种使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法。属新材料技术领域。

背景技术

石油压裂支撑剂是使深层岩石保持着裂开状态的支撑物，主要用于石油及天然气深井的开采。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油岩层裂开，油气从裂缝处汇集而出。用支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，可以起到使支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。

目前常用的石油压裂支撑剂有石英砂、陶粒以及各种树脂包覆的复合颗粒等。其中石英砂的价格最便宜，相对密度较低，但石英砂的强度低、球度差，从而降低了裂缝的导流能力，特别不适用于闭合压力高的深井。而采用树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有改善，耐腐蚀性可达到较高指标，即使内部的石英砂被压碎，外面包覆的树脂层可以包裹住碎块，保持裂缝的导流能力。但该产品保质期短，造价高。

发明内容

本发明针对现在复杂成分的高铁低品位铝土矿不能直接作为原料制备石油压裂支撑剂的不足，提供一种使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法。

本发明使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法的技术方案是：以重量百分比计，采用高铁低品位铝土矿作为原料，该原料主要成分Al₂O₃：25～50%；Fe：8～40%；SiO₂：1～30%，工艺步骤如下：

（1）将高铁低品位铝土矿进行破碎，使其粒度达到100～400目，采用油酸和氧化石蜡皂作为捕收剂，硅酸钠或六偏磷酸盐作为调整剂进行了浮选，将NaOH或KOH、碳酸钠作为分散剂，共同加入球磨机中进行湿磨，浮选中pH值在9～12区间，获得铝硅比>7的精矿，

（2）将精矿在气氛炉内进行磁化焙烧，焙烧温度控制在300～1400℃；

（3）对磁化焙烧后的铝土矿进行磁选除铁，磁选参数为：0.1～2.0T，磁选除铁后的铝土矿中铁含量为0～8%；

（4）铝土矿与辅料按照一定比例进行混合，其中各种辅料的重量百分比为5～20%。

（5）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入包衣机内造粒，获得小球粒生坯；

（6）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头、炉尾的温度以及转速，焙烧结束后获得高强度石油压裂支撑剂产品。

所述步骤（1）中选取胺类作为捕收剂，六偏磷酸钠等作为调整剂，通过反浮选手段脱出脉石矿物，获得铝硅比>7的精矿。

所述步骤（2）中磁化焙烧过程所采用的还原剂为活性炭、一氧化碳、木炭、烟煤、焦炭、石油中一种或几种的混合物。

所述步骤（4）中的辅料为微硅粉、二氧化锰、钛白粉、碳酸镁、氧化镁、二氧化锆、铝灰中一种或几种的混合物，各辅料的重量约占样品总重量的5～20%，其中各辅料中，微硅粉：0.1～60%；二氧化锰：0.1%～10%；钛白粉：0.1%～20%；碳酸镁及氧化镁：0.1%～10%；二氧化锆：0.1%～10%；铝灰：1%～10%。

所述步骤（5）中气流粉碎机出来后的物料的粒度为5～100 μm，包衣机出来的生坯的粒度为0.2～1.0 mm。

所述步骤（6）中回转窑的炉头的温度为500～1500 ℃，炉中的温度为800～1500 ℃，炉尾的温度为500～1000 ℃，回转窑的转速为0.3～2 m/h。

所述步骤（4）中磁选除铁后的铝土矿中含Fe为0～8%重量百分比。

本发明利用高铁低品位铝土矿作为原料制备的石油压裂支撑剂其密度低，抗压强度大，能有效解决当前抗压强度不足以及倒流能力差的问题。原料来源广，加工工艺简单，设备投资小，能耗小，成本低。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

本发明石油压裂支撑剂采用高铁低品位铝土矿作为原料，其成分比例为：Al₂O₃：25～50%；Fe：8～40%；SiO₂：1～30%。

具体工艺步骤如下：

（1）将高铁低品位铝土矿进行破碎，使其粒度达到100～400目，采用油酸和氧化石蜡皂作捕收剂，硅酸钠或六偏磷酸盐作调整剂进行了浮选，将NaOH或KOH、碳酸钠和分散剂六偏磷酸钠加入球磨机中进行湿磨，浮选中pH值在9～12区间，获得铝硅比>7的精矿，

或选取胺类作为捕收剂，六偏磷酸钠等作为调整剂，通过反浮选手段脱出脉石矿物，获得铝硅比>7的精矿；

（3）对磁化焙烧后的铝土矿进行磁选除铁，磁选参数为：0.1～2.0T；

（4）磁选除铁后的铝土矿（Fe：0～8%；）与辅料按照一定比例进行混合，其中各种辅料的重量百分比为5～20%。

（6）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头、炉尾的温度以及转速，焙烧结束后得石油压裂支撑剂产品。

所述的一种由高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述磁化焙烧过程所采用的还原剂为活性炭、一氧化碳、木炭、烟煤、焦炭、石油中的一种或几种混合物。

所述的一种由高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（5）中气流粉碎机出来后的物料的粒度为5～100 μm，包衣机出来的生坯的粒度为0.2～1.0 mm。

所述的一种由高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（6）中回转窑的炉头的温度为500～1500 ℃，炉中的温度为800～1500 ℃，炉尾的温度为500～1000 ℃，回转窑的转速为0.3～2 m/h。

实施例1

1）将高铁低品位铝土矿进行破碎磨矿，取500g粒度为200目的铝土矿进行浮选研究，其中捕收剂为油酸（100g/t），调整剂为六偏磷酸钠（200g/t），硅酸钠（200g/t）、碳酸钠（500g/t）。

2)选取浮选精矿50g和30g木炭混合后在气氛炉内进行磁化焙烧，焙烧温度为550℃。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：1.0T。

2）磁选除铁后的铝土矿与辅料按照一定比例进行混合，辅料的重量百分比为10%，其中辅料中微硅粉：50%；二氧化锰：5%；钛白粉：5%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：35%。

3）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入包衣及内造粒，获得粒度合适的小球粒生坯。

4）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头温度1500℃、炉中的温度为1500℃，炉尾温度1000℃、转速2 m/h。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥40MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.5%；粒径：0.40~0.50 mm；破碎率：＜3.5%；球度和圆度：≥0.8。

实施例2

1）将高铁低品位铝土矿进行破碎磨矿，取500g粒度为200目的铝土矿进行浮选研究，其中捕收剂为氧化石蜡皂（150g/t），调整剂为六偏磷酸钠（200g/t），硅酸钠（200g/t）、碳酸钠（500g/t）。

2)选取浮选精矿50g和50g木炭混合后在气氛炉内进行磁化焙烧，焙烧温度为550℃。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：0.2T。

3）磁选除铁后的铝土矿与辅料按照一定比例进行混合，辅料的重量百分比为10%，其中辅料中微硅粉：40%；二氧化锰：5%；钛白粉：10%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：35%。

4）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入包衣及内造粒，获得粒度合适的小球粒生坯。

5）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头温度1300℃、炉尾温度900℃、转速0.9 m/h。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥40MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.4%；粒径：0.55~0.65 mm；破碎率：＜3.4%；球度和圆度：≥1.0。

实施例3

1）将低品位高铁铝土矿进行破碎磨矿，取500g粒度为200目的铝土矿进行浮选研究，其中捕收剂为塔尔油（200g/t），调整剂为六偏磷酸钠（200g/t），硅酸钠（200g/t）、碳酸钠（500g/t）。

2）选取浮选精矿50g和20g石油焦混合后在气氛炉内进行磁化焙烧，焙烧温度为450℃。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：10T；

3）磁选除铁后的铝土矿与辅料按照一定比例进行混合，辅料的重量百分比为5%，其中辅料中微硅粉：35%；二氧化锰：5%；钛白粉：15%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：35%。

4）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入包衣及内造粒，获得粒度合适的小球粒生坯；

5）小球粒生坯投入回转窑内，控制控制炉头温度500℃、炉中的温度为800℃，炉尾温度500℃、转速0.3 m/h。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥45MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.2%；粒径：0.50~0.60 mm；破碎率：＜3.3%；球度和圆度：≥0.9。

本发明方法可以将高铁低品位铝土矿得以利用，增加企业经济效益，延长企业服务年限。

Claims

1.一种使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：以重量百分比计，采用高铁低品位铝土矿作为原料，该原料主要成分Al₂O₃：25～50%；Fe：8～40%；SiO₂：1～30%，工艺步骤如下：

2.如权利要求1所述的使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（1）中选取胺类作为捕收剂，六偏磷酸钠等作为调整剂，通过反浮选手段脱出脉石矿物，获得铝硅比>7的精矿。

3.如权利要求1所述的使用高铁低品位铝土矿制备高强度石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（2）中磁化焙烧过程所采用的还原剂为活性炭、一氧化碳、木炭、烟煤、焦炭、石油中一种或几种的混合物。

4.如权利要求1所述的由高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（4）中的辅料为微硅粉、二氧化锰、钛白粉、碳酸镁、氧化镁、二氧化锆、铝灰中一种或几种的混合物，各辅料的重量约占样品总重量的5～20%，其中各辅料中，微硅粉：0.1～60%；二氧化锰：0.1%～10%；钛白粉：0.1%～20%；碳酸镁及氧化镁：0.1%～10%；二氧化锆：0.1%～10%；铝灰：1%～10%。

5.如权利要求1所述的使用高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（5）中气流粉碎机出来后的物料的粒度为5～100 μm，包衣机出来的生坯的粒度为0.2～1.0 mm。

6.如权利要求1所述的使用高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（6）中回转窑的炉头的温度为500～1500℃，炉中的温度为800～1500 ℃，炉尾的温度为500～1000 ℃，回转窑的转速为0.3～2 m/h。

7.如权利要求1所述的使用高铁低品位铝土矿制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：所述步骤（4）中磁选除铁后的铝土矿中含Fe为0～8%重量百分比。